python - 动物识别产生式系统实验

一、实验目的：熟悉一阶谓词逻辑和产生式表示法，掌握产生式系统的运行机制，以及基于规则推理的基本方法。

二、实验内容

        设计并编程实现一个小型产生式系统（如：分类、诊断等类型）

        系统名称：动物识别系统

三、实验要求

        1. 具体应用领域自选，具体系统名称自定。

        2. 用一阶谓词逻辑和产生式规则作为知识表示，利用产生式系统实验程序，建立知识库，分别运行正、反向推理。

四、实验报告要求

1. 系统设置，包括系统名称和系统谓词，给出谓词名及其含义

        系统名称：动物识别系统。

        定义系统谓词：

谓词	含义	示例
F(“A”)	A是该动物具有的特征	F(“有毛”)：有毛是该动物的特征
Type(“B”)	该动物属于B（种类）	Type(“哺乳类”)：该动物属于哺乳类
Animal(“C”)	该动物是C	Animal(“斑马”)：该动物是斑马

表1. 系统谓词表

2. 编辑知识库，通过输入规则或修改规则等，建立规则库

        1. 知识库：知识库由id、feature组成。其中feature表示的是知识。

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                         图1. 知识库

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                                                                图2.知识库

        2. 规则库：规则库由id、f1、f2、f3、f4、console组成。其中f1、f2、f3、f4表示为规则的四个特征，为0时表示为无特征；console表示最终规则推出的结果。

图3.规则库

3.系统的功能

        该动物识别系统一共具有10个功能。其中包括查看知识、查看规则、添加知识、添加规则、修改知识、修改规则、删除知识、删除规则、正向推理、反向推理。

​​​​​​​图4.产生式系统总功能 

        1. 查看知识：点击查看知识功能后，系统会根据知识库中的信息进行知识查看，再点击修改、添加或删除数据时，点击刷新数据按钮，系统将会重新刷新数据。

图5.查看知识页面

        2. 查看规则：点击查看规则功能后，会查询出数据库中规则信息。

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图6.查看规则页面

        3. 添加知识：点击添加知识页面后，当输入相关内容后，点击添加，页面提醒添加成功，该功能完成。

图7.添加知识页面

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图8.添加成功页面

        4. 添加规则：点击添加规则后，输入相关的信息，进行规则添加；注意：在输入相关信息时，如果没有四个特征，则需要给多余特征输入框输入0。

图9.添加规则页面

        5. 修改知识：在查看知识页面，查看找到需要修改的知识的id，进行修改。

图10.修改知识页面 

        6. 修改规则：查看需要修改的规则id,进行修改。

图11.修改规则页面

        7. 删除知识：输入需要删除的知识id进行删除。

图12.删除知识页面 

        8. 删除规则：输入需要删除的规则id进行删除。

图13.删除规则页面

         9. 正向推理：输入事实，系统进行正向推理得出正确答案和整个推理过程。

图14.正向推理页面

        该正向推理功能的逻辑是对输入的四个事实建立list（事实为0表示没有特征，不会被加入数组中）；以规则库建立二维数组list1,然后通过遍历事实数组list中的每一位事实，先在规则库list1行中找到与该事实相同的，再找list1中的列是否在list中存在，全部存在，则将该行规则的console加入list中，再遍历list中的下一条数据，直到遍历完成即可。

        在遍历过程中，一旦有console加入，则表明该条规则是满足推理的，所以对该条规则的每一位数据找到知识表中的具体对应，再找到与之对应的系统谓词进行修饰，最终给该规则建立id，放入字典，形成完整的推理过程。

图15.正向推理逻辑图

        10. 反向推理：输入事实，系统进行反向推理得出正确答案和整个推理过程。

图16.反向推理页面

        该反向推理功能的逻辑：对事实建立list，存入不为0的事实；建立list1存入所有规则，遍历list中的事实与list2中console进行匹配，找出对应规则，将该规则的所有不为0的特征存入list中，直到遍历完整个list，最终字典中的内容就是推理过程。

        在list与list1中console能对应上的规则，并遍历知识库，找到与该规则所有特征和结论对应的知识进行修饰，最终加入到key为id的字典dict中形成推理过程。

图17.反向推理逻辑图

4.关于系统

该系统一共分为四部分。

1. MySql部分：该部分文件名为AnimalSystem.sql，主要存储系统的sql代码。
2. due部分：该部分为系统后端部分，该部分主要内容为系统各个功能的具体实现。（在该部分的开头，修改数据库接口）
3. Main1和views部分：这两部分为系统的前端部分，主要使用tkinter；（在Main1页面上进行运行）
4. Gui部分：该部分为初版页面，存在很多问题。

5. 代码：

代码地址：GitHub - wooyeonicon/AnimalSystem: 动物识别产生式系统动物识别产生式系统. Contribute to wooyeonicon/AnimalSystem development by creating an account on GitHub.https://github.com/wooyeonicon/AnimalSystem.git